JP4650713B2

JP4650713B2 - 酸素濃縮装置

Info

Publication number: JP4650713B2
Application number: JP2001216218A
Authority: JP
Inventors: 博文渡辺
Original assignee: Ikiken Co Ltd
Current assignee: Ikiken Co Ltd
Priority date: 2001-07-17
Filing date: 2001-07-17
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2021-07-17
Also published as: JP2003026404A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸素濃縮装置（圧力変動吸着型酸素濃縮器）の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、喘息、肺気腫、慢性気管支炎などに苦しむ患者が増加する傾向にあるが、その効果的な治療法の一つとして酸素吸入療法がある。空気中から酸素濃縮空気を生成する酸素濃縮装置が開発され、使用時の利便性、保守の容易さから次第に普及されるようになってきている。
呼吸器系疾患とみなされた患者にはドクターより酸素吸入の処方箋が出され、一般的には吸入時間と酸素流量であるが、とくに酸素流量は吸入時の状況に合わせて数通りの流量が処方されることがある。たとえば、安静時、労作時・後、睡眠時などである。また、それぞれの状況に適応した吸入時間も処方される。
患者はその処方に従い、決められた時間や流量にて酸素吸入しなければならないが、実際には患者の判断により酸素吸入しているケースも少なくない。酸素流量が必要以上に多いと、頭痛の原因となったり、病気によっては必要量以上の酸素を吸入していると反って呼吸が弱まり、その結果炭酸ガスが体内に増えてしまうこと（ナルコーシス）がある。
従来、酸素濃縮装置としては、酸素選択透過膜を用いた膜式酸素濃縮器と、窒素ガスを優先的に吸着する吸着剤を使用した圧力変動吸着型酸素濃縮器がある。
後者の圧力変動吸着型酸素濃縮器は、窒素ガスを優先的に吸着する吸着剤を充填した吸着塔にコンプレッサで加圧した空気を導入して、吸着剤に窒素ガスを吸着させて酸素濃縮空気を得るものである（吸着工程）．そして、この吸着塔で製造した酸素濃縮空気は製品タンク（バッファタンク）内に貯留される。
【０００３】
ところで、従来の圧力変動吸着型酸素濃縮器では、一般的に酸素濃度が約９０％前後を保ち、必要な酸素量は呼吸用気体供給手段において流量を調節、変更することで対応している。また、患者に対して医師から出される処方流量には一般的に０．２５リットル／分から５．０リットル／分とかなり幅がある。
患者は設定流量をその都度変更することになるが、従来の流量制御部品では不具合を起こす危険性がある。
【０００４】
従来の在宅酸素療法に使用する酸素濃縮器の流量制御手段には、ロータリスイッチ型の複数式多連オリフィス切換え機構が使用されたり、面積型（フロート式）にニードル弁を使用した簡便に調整できるタイプのものが一般的には使用される。ところが、オリフィスタイプのものは、オリフィス径が予め決められていることから設定可能流量は固定値である。また、回転式であることから任意設定値数には限度があったり、各設定中間では酸素流量が不安定又は流れなくなる場合がある。とくに、低流量時には患者は酸素が流れていることを感じにくいため、実際には酸素が流れていない状態で吸入しつづけている可能性もある。一方、フロート式の場合には、流体抵抗によるフロートの振れや設定する際の読み取りに個人差が出るなど、一般利用者には不向きといえる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、予め処方箋に従い酸素流量等を設定でき患者は設定された何通りかの制御パターンの何れかを選択するだけで簡単に処方箋に従った酸素吸入を受けられる酸素濃縮装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明の酸素濃縮装置は、窒素ガスを優先的に吸着する吸着剤を充填する吸着塔を設け、該吸着塔に圧縮機より空気を送り込み、空気中の窒素を吸着して酸素濃縮空気を製造し、これを製品タンクに蓄え、該製品タンク内より所定量の酸素富化を供給する酸素濃縮装置において、前記製品タンクより排出する酸素濃縮空気の量を制御パターンに基づいて制御する流量制御手段と、該流量制御手段の制御パターンを入力する入力手段と、該入力手段により入力された制御パターンを記憶する記憶手段を備えた制御部と、該制御部の記憶手段に記憶されている複数通りの制御パターンから任意の一つを選択する複数の設定切換えボタンを具備し、前記設定切換えボタンが、患者の酸素吸入時の３つの状況である、安静時、睡眠時、労作時・後に対応した３つの前記設定切換えボタンであることを特徴とする。
【０００７】
これによると、酸素濃縮装置に備えた制御部の記憶手段に患者の処方箋に対応する何通りかの酸素流量制御パターンを予め入力してメモリしておき、その何通りかの制御パターンのうちから任意の一つを切換手段によって選択することができるようにしている。したがって、患者は吸入時の状況に合わせて例えば安静時、労作時・後、睡眠時に適応した酸素流量と吸入時間を選択すればよく、患者に的確に酸素が処方される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明に係る酸素濃縮装置の全体的な構成を模式的に示した図である。
本発明に係る酸素濃縮装置は、酸素濃縮空気発生ユニット部２０と、自動流量制御装置１５と、制御部（ＣＰＵ）１６とから構成される。
【０００９】
上記酸素濃縮空気発生ユニット部２０は、窒素ガスを優先的に吸着する吸着剤を充填する吸着塔を設け、該吸着塔に圧縮機より空気を送り込み、空気中の窒素を吸着して酸素濃縮空気を製造し、これを製品タンクに蓄え、該製品タンク内より所定量の酸素富化を供給するように構成している。
上記自動流量制御装置１５は、前記製品タンクより排出する酸素濃縮空気の量を特定の制御パターンに基づいて制御する。上記自動流量制御装置１５は、羽根車式、差圧式、質量式など外部入力信号によって制御できるものであれば特にかまわないが、なかでも質量式（マスフローコントローラ）が温度や圧力に影響されにくく電気信号でのやり取りが出来るため適している。
【００１０】
上記制御部１６は、上記流量制御手段を制御する何通りかの制御パターン及び各制御パターンに適応する装置の稼動時間（つまり酸素の吸入時間）を記憶するメモリを備える。該制御部１６のメモリに記憶されている何通りかの制御パターンは後述する設定切換えスイッチによって任意に選択できる。
上記酸素濃縮空気発生ユニット部２０は図１に示すように構成される。なお、図１に示す構成はあくまでも一例であって、本発明ではこれに限定される必要はない。
【００１１】
１は圧縮機で、その吸込み側に空気取入口を設け、該空気取入口には図示しない防塵フィルタ、除湿器を設ける。
また、圧縮機１の吐出側は二方バルブマニホールド２に連結する。この二方バルブマニホールド２には、並列に２本の吸着塔３、４を接続し、吸着塔３、４にはそれぞれ窒素ガスを優先的に吸着する吸着剤５を充填する。該吸着剤５は、窒素ガスを優先的に吸着するものであればよく、例えばゼオライトを使用する。
【００１２】
二方バルブマニホールド２は、図示するように、４個の二方バルブＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３，ＳＶ４から構成され、これら４個の二方バルブをリング状に連結し、隣合う二方バルブの間からそれぞれ配管を引き出した形で構成する。
圧縮機１からの配管を二方バルブＳＶ２とＳＶ３の間の配管に、二方バルブＳＶ２とＳＶ１との間の配管を吸着塔３に、さらに二方バルブＳＶ３とＳＶ４との間の配管を吸着塔４にそれぞれ連結する。また、二方バルブＳＶ１とＳＶ４との間の配管を排気口６に連結する。
【００１３】
そして、２本の吸着塔３、４は、その一方が吸着工程にあるときは、他方を吸着剤５の再生に充て、そのサイクルごとに二方バルブマニホールド２の４個の二方バルブＳＶ１〜ＳＶ４を切換えて、連続して高い酸素濃度の酸素濃縮空気を供給する。
２本の吸着塔３、４の出口に、それぞれチェックバルブ７、８を接続する。また、２本の吸着塔３、４の出口間には均圧オリフィス９を有する配管１０と、均圧弁ＳＶ５を有する配管１１を並列に接続する。
さらに、２本の吸着塔３、４の出口をそれぞれのチェックバルブ７、８を介して製品タンク１２に連結し、製品タンク１２内の酸素濃縮空気を圧力調整器１３、エアフィルタ１４、流量制御手段１５を介して患者に供給する。
【００１４】
このような装置では、二方バルブマニホールド２の二方バルブＳＶ２を開き二方バルブＳＶ３を閉じると、吸着塔３に加圧した空気が送り込まれ、吸着塔３内で空気中の窒素を吸着剤５に吸着させ、酸素濃縮空気をチェックバルブ７を介して製品タンク１２に送る。製品タンク１２に至る管路及び製品タンク１２の圧力が上がると、酸素濃縮空気の一部を均圧オリフィス９を通して吸着塔４に放出し、吸着塔４内の吸着剤５が吸着している窒素を脱着させ、二方バルブＳＶ４を介して排気口６より放出する。
【００１５】
次に、二方バルブＳＶ２とＳＶ４を閉じ、二方バルブＳＶ３とＳＶ１を開くと、吸着塔４に加圧した空気が送り込まれ、吸着塔４内で空気中の窒素を吸着剤５に吸着させる。こうして製造された酸素濃縮空気を、チェックバルブ８を介して製品タンク１２に送る。製品タンク１２に至る管路及び製品タンク１２の圧力が上がると、酸素濃縮空気の一部を均圧オリフィス９を通して吸着塔３に放出し、吸着塔３内の吸着剤５が吸着している窒素を脱着させ、二方バルブＳＶ１を介して排気口６より放出する。
均圧弁ＳＶ５は、二方バルブマニホールド２が切り換わる直前に開き、その後切り換わった直後に閉じ、酸素濃縮空気を製造する側の吸着塔３又は４に酸素濃縮空気を吹き込み、その内部圧力を高めて、次のサイクルを高い内部圧力の下でスタートできるようにして、直ぐに酸素濃縮空気を製造できるようにする。
【００１６】
図２は酸素濃縮装置の操作パネルを示す図である。もちろん、ここに示すものは一例であって他の配置構成をとることは任意である。
上図に示す操作パネル３０には、電源入・切スイッチ３１、時間設定ボタン３２、積算時間表示部３３、流量表示部３４、流量設定ボタン３５、設定切換えボタン３６、および運転状態等表示ランプ３７を配置している。
上記電源入・切スイッチ３１は装置の稼動をオン・オフするもので、このスイッチ３１をオンすると、運転状態等表示ランプ３７の「運転」ランプが点灯する。また、何か異常があると「異常」ランプが点灯する。
【００１７】
上記時間設定ボタン３２は患者が処方に応じて酸素の吸入時間を設定するためのもので、左側の上向き矢印ボタン３２ａは数値アップ、右側の下向き矢印ボタン３２ｂは数値ダウンを指示する。上記積算時間表示部３３は酸素吸入時間を表示するもので、リセットするまで積算して表示する。
上記流量設定ボタン３５は患者が処方に応じて酸素流量を設定するためのもので、左側の上向き矢印ボタン３５ａは数値アップ、右側の下向き矢印ボタン３５ｂは数値ダウンを指示する。上記流量表示部３４は酸素流量の設定値を表示する。
【００１８】
上記設定切換えボタン３６は、例えば安静時、睡眠時、労作時・後の各酸素流量設定値の切換えを行うもので、本例では左側の「１」ボタン３６ａを押すと安静時、中央の「２」ボタン３６ｂを押すと睡眠時、右側の「３」ボタン３６ｃを押すと労作時・後にそれぞれ切り換わる。
ところで、患者が設定可能とする前記時間設定ボタン３２と流量設定ボタン３５は、タッチパネル式でもダイヤル式でも押しボタン式でも電流に変換できるものであれば何でもよいが、酸素濃縮装置を利用する患者は比較的高年層が多いため、操作が出来るだけ簡便で確実に行えるものが望ましく、実用的には家電製品のリモコンなどに多く使われていて慣れ親しまれた押しボタン式が適している。
【００１９】
このように、本発明の酸素濃縮装置は、酸素流量の増減は上記流量設定ボタン３５によって増減でき、酸素吸入時間の増減は上記時間設定ボタン３２によって増減できる。設定切換えボタン３６ａ、３６ｂ、３６ｃの各々にはドクターから患者に出される処方流量と吸入時間が同時にセット（メモリ）される。
【００２０】
処方データの入力は次のようにして行う。
設定切換えボタン３６のうち左側の「１」ボタン３６ａを押し続けると入力可能状態となるので、前記流量設定ボタン３５ａ、３５ｂで上下にふり設定値を選ぶ。次いで、装置内部に設けてあるセットスイッチ（図示せず）を押すことによって「１」ボタン３６ａに流量設定値をメモリすることができる。同様の操作を繰り返して「２」ボタン３６ｂと「３」ボタン３６ｃにも流量設定値をメモリし、「１」〜「３」ボタン３６ａ〜３６ｃに安静時、睡眠時、労作時・後に適応した数値をセットする。
次に、酸素吸入時間についても前記時間設定ボタン３２ａ、３２ｂによって「１」〜「３」ボタン３６ａ〜３６ｃに安静時、睡眠時、労作時・後に適応した数値をセットする。
【００２１】
このように、設定切換えボタン３６に数値をセットしておくことで、患者は酸素吸入時の状況に合わせて「１」〜「３」ボタン３６ａ〜３６ｃの何れかを選択すればよく、その状況に合わせた酸素流量と吸入時間で酸素吸入を行える。従来のオリフィスタイプやフロート式による酸素流量制御による不具合も生じない。
なお、装置内部又は患者が直接操作できないような場所に、上記設定切換えボタン３６のリセット、セット等を行えるスイッチを設けることが望ましい。また、上記時間設定ボタン３２や流量設定ボタン３５は一度設定するとその後は通常頻繁に変更するものではないので、これらのボタンをロックできるスイッチを設けておくと、患者の操作上のミスを防ぐ上で好ましい。
【００２２】
本発明の酸素濃縮装置は、ドクターの処方箋に従い、酸素吸入状況に適応した酸素流量制御パターンと吸入時間を何通りか設定し予め制御部１６のメモリにセットしておき、そのメモリされた何通りかの制御パターンの選択を設定切換えボタン３６で行うようにしている。
これにより、患者が酸素吸入状況に合わせて吸入条件を容易に変更することが可能になる。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の酸素濃縮装置によれば、酸素濃縮空気の量を制御パターンに基づいて制御する流量制御手段と、該流量制御手段の制御パターンを入力する入力手段と、該入力手段により入力された制御パターンを記憶する記憶手段を備えた制御部と、該制御部の記憶手段に記憶されている複数通りの制御パターンから任意の一つを選択する切換手段とを具備し、前記切換手段が、患者の酸素吸入時の状況に対応した複数の設定切換えボタンである。よって、酸素濃縮装置に備えた制御部の記憶手段に患者の処方箋に対応する何通りかの酸素流量制御パターンを予め入力してメモリしておき、その何通りかの制御パターンを切換手段によって任意に選択することができる。患者は吸入時の状況に合わせて例えば安静時、労作時・後、睡眠時に適応した酸素流量制御パターンを設定切換えボタンで選択すればよく、操作が簡便である。
また、ロック手段を具備することにより、患者が誤って酸素流量制御パターンを変更するおそれがない。これに加え、前記入力手段を装置内部に配置し、設定切換えボタンを装置表面に配置することにより、患者の誤操作による酸素流量制御パターンの変更がよりなくなるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の酸素濃縮装置の全体構成を模式的に示す図である。
【図２】酸素濃縮装置の操作パネルの配置構成を示す図である。
【符号の説明】
１圧縮機
２二方バルブマニホールド
３、４吸着塔
５吸着剤
６排気口
７、８チェックバルブ
９均圧オリフィス
１２製品タンク
１５自動流量制御装置
１６制御部
２０酸素濃縮空気発生ユニット部
３０操作パネル
３２時間設定ボタン
３５流量設定ボタン
３６設定切換えボタン

Claims

窒素ガスを優先的に吸着する吸着剤を充填する吸着塔を設け、該吸着塔に圧縮機より空気を送り込み、空気中の窒素を吸着して酸素濃縮空気を製造し、これを製品タンクに蓄え、該製品タンク内より所定量の酸素富化を供給する酸素濃縮装置において、前記製品タンクより排出する酸素濃縮空気の量を制御パターンに基づいて制御する流量制御手段と、該流量制御手段の制御パターンを入力する入力手段と、該入力手段により入力された制御パターンを記憶する記憶手段を備えた制御部と、該制御部の記憶手段に記憶されている複数通りの制御パターンから任意の一つを選択する複数の設定切換えボタンを具備し、前記設定切換えボタンが、患者の酸素吸入時の３つの状況である、安静時、睡眠時、労作時・後に対応した３つの前記設定切換えボタンであることを特徴とする酸素濃縮装置。
前記設定切換えボタンでの前記制御パターンの変更を不能にするロック手段を前記酸素濃縮装置内部に配置し、前記設定切換えボタンを前記酸素濃縮装置表面に配置することを特徴とする請求項１に記載の酸素濃縮装置。